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升华的三相点条件

1880
  • Josiah Willard Gibbs
演示热力学中升华和相变的实验室仪器。

(图片仅供参考)

Sublimation, the direct phase transition from solid to gas, occurs at temperatures and pressures below a substance’s 三点. The triple point is the unique 热力学 三相点是指固、液、气三相能够共存并达到平衡的状态。在相图中,升华曲线将固相和气相分隔开来,它从原点出发,终止于三相点。

The concept of the 三点 is a cornerstone of thermodynamics, formally described by Josiah Willard Gibbs’ phase rule. The phase rule, [latex]F = C – P + 2[/latex], relates the number of degrees of freedom (F) of a system to the number of components (C) and the number of phases (P) in equilibrium. For a pure substance (C=1), if three phases coexist (P=3), the number of degrees of freedom is F = 1 – 3 + 2 = 0. This means the state is invariant; it can only exist at a single, specific combination of temperature and pressure, which is the triple point.

物质的相图以图形方式表示其不同相态保持稳定的条件。它通常是压力与温度的关系图。该图根据相界分为固相、液相和气相区域。分隔固相和气相区域的线是升华曲线。这条线上的任何一点都代表固相和气相处于平衡状态。如果从固相区域开始,在恒定温度下降低压力,穿过这条线将引发升华。同样,在低于三相点压力的恒定压力下加热固体也会导致其升华。对于水来说,三相点位于0.01°C(273.16 K)处,压力为611.657 Pa。任何低于此值的压力都会导致冰在加热时直接升华为水蒸气,完全绕过液态水相。这一原理是冷冻干燥等工艺的基础,在这些工艺中,对冷冻材料施加低压以有效去除水分,而不会产生高温的破坏性影响。

UNESCO Nomenclature: 2210
- 热力学

类型

抽象系统

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 安托万·拉瓦锡《物质状态研究》
  • 克劳修斯和 麦克斯韦
  • 热力学定律的制定
  • early observations of phase changes, such as the boiling of water and melting of ice

应用程序

  • freeze-drying (冻干) of food and pharmaceuticals
  • 了解彗尾在太空真空中的形成
  • 霜冻形成(沉积)
  • 通过真空升华纯化化合物
  • 干冰制造

专利:

NA

潜在创新理念

  • 利用太阳能真空升华的干旱环境现场水净化系统
  • advanced material 涂层 techniques using controlled sublimation-deposition in microgravity
  • 嵌入升华剂的自修复材料,可蒸发填充微裂纹
  • 用于空间应用中大功率电子设备的升华冷却系统
  • 靶向药物输送系统,固体药物在特定器官中在体温下升华
  • 通过从凝胶基质中升华冷冻溶剂来制造超多孔气凝胶
  • 利用聚焦太阳能升华火星极地冰盖,实现行星地球化改造
  • 通过标记化合物的升华从精致表面恢复潜在指纹的法医技术
  • 使用可升华支撑材料 3D 打印复杂、低密度结构
  • 由缓慢升华的材料制成的短暂雕塑艺术装置
相关术语:升华、三相点、相图、相变、热力学、压力、温度、吉布斯相律、固体、气体。

历史背景

升华的三相点条件

1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1883
1884
1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1885

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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